Bahan anyar ieu nyaéta polimér dua diménsi, anu didamel tina melamin , anu ngahiji sorangan jadi lambaran, teu siga polimér séjénna, anu ngabentuk ranté hiji diménsi, siga spaghetti. Nepi ka ayeuna, para élmuwan percaya yén mustahil pikeun ngainduksi polimér pikeun ngabentuk lambaran 2D.
bahan misalna hiji bisa dipaké salaku lightweight, palapis awét pikeun suku cadang mobil atawa ponsel, atawa salaku bahan wangunan pikeun sasak atawa struktur séjén, nyebutkeun Michael Strano, Karbon P. Dubbs Professor Téknik Kimia di MIT jeung panulis senior ulikan anyar.
"Kami henteu biasana nganggap plastik mangrupikeun hal anu anjeun tiasa dianggo pikeun ngadukung gedong, tapi kalayan bahan ieu, anjeun tiasa ngaktifkeun hal-hal énggal," saur anjeunna. "Éta ngagaduhan sipat anu teu biasa sareng kami bungah pisan ngeunaan éta."
Para panalungtik parantos ngajukeun dua patén ngeunaan prosés anu dianggo pikeun ngahasilkeun bahan éta, anu dijelaskeun dina makalah anu medal ayeuna di Nature . Postdoc MIT Yuwen Zeng nyaéta panulis utama panilitian ieu.
Dua diménsi
Polimér, nu ngawengku sakabéh plastik, diwangun ku ranté tina blok wangunan disebut monomér. ranté ieu tumuwuh ku nambahkeun molekul anyar onto tungtung maranéhanana. Sakali kabentuk, polimér bisa ngawujud jadi objék tilu diménsi, kayaning botol cai, maké suntik molding.
Élmuwan polimér geus lila hipotésis yén lamun polimér bisa ngainduksi tumuwuh jadi lambaran dua diménsi, maranéhna kudu ngabentuk bahan pisan kuat, hampang. Sanajan kitu, sababaraha dekade gawé dina widang ieu ngarah ka kacindekan yén teu mungkin nyieun lambaran misalna. Salah sahiji alesan pikeun ieu nya éta lamun ngan hiji monomér puteran kaluhur atanapi kahandap, kaluar tina pesawat tina lambaran tumuwuh, bahan bakal mimiti ngalegaan dina tilu diménsi sarta struktur lambar-kawas bakal leungit.
Sanajan kitu, dina ulikan anyar, Strano sareng kolega-Na datang nepi ka prosés polimérisasi anyar anu ngamungkinkeun aranjeunna pikeun ngahasilkeun lambar dua diménsi disebut polyaramide a. Pikeun blok wangunan monomér, maranéhna ngagunakeun sanyawa disebut melamin, nu ngandung cingcin atom karbon jeung nitrogén. Dina kaayaan anu pas, monomér ieu tiasa tumuwuh dina dua diménsi, ngabentuk piringan. piringan ieu tumpuk di luhur silih, dicekel ku beungkeut hidrogén antara lapisan, nu nyieun struktur pisan stabil sarta kuat.
"Tinimbang nyieun molekul kawas spaghetti, urang bisa nyieun hiji lambar-kawas pesawat molekular, dimana urang meunang molekul pikeun hook sorangan babarengan dina dua dimensi," nyebutkeun Strano. "Mekanisme ieu lumangsung sacara spontan dina leyuran, sareng saatos urang nyintésis bahan, urang tiasa kalayan gampang ngagulung pilem ipis anu luar biasa kuat."
Kusabab bahan timer assembles dina leyuran, éta bisa dijieun dina jumlah badag ku saukur ningkatkeun kuantitas bahan dimimitian. Panaliti nunjukkeun yén aranjeunna tiasa ngalapis permukaan kalayan pilem tina bahan, anu aranjeunna disebut 2DPA-1.
"Kalayan kamajuan ieu, urang boga molekul planar nu bakal jadi loba gampang fashion kana pisan kuat, tapi bahan pisan ipis," nyebutkeun Strano.
Cahaya tapi kuat
Para panalungtik manggihan yén modulus elastis bahan anyar - ukuran sabaraha kakuatan nu diperlukeun pikeun deform bahan - nyaeta antara opat jeung genep kali leuwih gede dibandingkeun kaca bulletproof. Éta ogé kapanggih yén kakuatan ngahasilkeun na, atawa sabaraha gaya nu diperlukeun pikeun megatkeun bahan, dua kali tina baja, sanajan bahan boga ukur ngeunaan hiji-kagenep dénsitas baja.
Fitur konci séjén tina 2DPA-1 nyaéta yén éta henteu tembus kana gas. Bari polimér séjén dijieun tina ranté coiled kalawan sela nu ngidinan gas pikeun seep ngaliwatan, bahan anyar dijieun tina monomér nu ngonci babarengan kawas LEGOs, sarta molekul moal bisa meunang antara aranjeunna.
"Ieu tiasa ngamungkinkeun urang nyiptakeun lapisan ultrathin anu tiasa nyegah cai atanapi gas ngaliwat," saur Strano. "Jenis palapis panghalang ieu tiasa dianggo pikeun ngajagi logam dina mobil sareng kendaraan sanés, atanapi struktur baja."
Strano sareng murid-muridna ayeuna diajar langkung rinci kumaha polimér khusus ieu tiasa ngabentuk lembaran 2D, sareng aranjeunna ékspérimén sareng ngarobih makeup molekularna pikeun nyiptakeun jinis bahan novel anu sanés.
Panalitian ieu dibiayaan ku Center for Enhanced Nanofluidic Transport (CENT) an Energy Frontier Research Center anu disponsoran ku Departemen Énergi AS, sareng Laboratorium Panaliti Angkatan Darat.
Kontak Warta:
surélék: [email dijaga]
Tel: + 86-28-8411-1861